CN217290840U - 一种窄间隙垂直气电立焊的焊接设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种窄间隙垂直气电立焊的焊接设备，包括机架、焊枪、数字化摆动器，所述焊枪固定于数字化摆动器上，所述数字化摆动器包括水冷限位机构、水平位移机构和垂直位移机构，所述水冷限位机构用于对焊缝朝向焊枪一侧进行阻挡，所述数字化摆动器还包括位置调节机构和角度调节机构，所述位置调节机构用于调节水平位移机构的水平位置，所述角度调节机构用于调节水平位移机构的朝向，通过上述设置，在放置好待焊接厚板后，通过位置调节机构和角度调节机构，使得水平位移机构上的焊枪能够正对的待焊接厚板之间的焊缝，保证焊接时焊枪位于设定位置，降低了对待焊接厚板摆放位置的要求，使得焊接准备工作更加便捷，提高焊接效率。

Description

一种窄间隙垂直气电立焊的焊接设备

技术领域

本实用新型属于焊接技术领域，特别涉及一种窄间隙垂直气电立焊的焊接设备。

背景技术

窄间隙焊是一种专门针对厚板焊接的高效电弧焊接方法。由于焊接电弧的能量密度有限，单道电弧焊接的熔深也是有限的，为了保证熔透，开坡口时最常用的焊接工艺方法，而其中最常用的就是V形坡口。V形坡口的优点是加工容易，焊接质量易于保证，可以适用于各种厚度的金属板材，管材等。但是随着金属板厚的增加，坡口截面积呈几何级数增加，例如板厚增加一倍，坡口截面积增加三倍。因此随着板厚的增加，则焊接工作量也是呈几何级数增加。减小坡口角度，有利于减少坡口截面积，降低焊接工作量。但是对于V形坡口，角度过小则焊缝根部无法焊接。为此提出了一种小角度的U形坡口，也就是所谓的窄间隙焊坡口。窄间隙坡口的宽度通常为10-20mm，因此即使几十甚至上百毫米深度的坡口，只要有足够窄的焊枪，可以深入坡口底部就能保证根部的焊接。但是U形坡口的角度很小，以至于焊丝几乎处于与工件侧壁平行的状态，电弧无法保证侧壁熔合。为此开发了很多种能够在窄间隙中将电弧指向工件侧壁的窄间隙焊接方法。但是所有这些方法，不仅焊枪结构复杂，而且无一不要求工件坡口具有很高的尺寸精度。因此窄间隙焊接方法只能用于一些坡口经过精密机械加工的特殊产品的焊接，例如厚壁高压容器焊接。在焊接工作量需求很大的钢结构、工程机械和其他领域的厚板焊接中无法应用窄间隙焊接方法提高焊接效率。

垂直气电立焊是另一种适合于厚板焊接的高效电弧焊接工艺。垂直气电立焊的焊接效率主要来自于与它的焊缝成形方式，即厚金属板板垂直放置，两块金属板之间留有间隙，焊缝两侧有强制成形的夹板装置。焊接电弧在两块金属板和两侧强制成形夹板所围成的区域中燃烧，熔化的焊丝填充到上述两块金属板和两侧强制成形夹板所围成的区域中，焊接熔池面积覆盖上述两块金属板和两侧强制成形夹板所围成的区域。

垂直气电立焊在焊接前将待焊接厚板摆放时，需要将待焊接厚板与焊接设备正对，若出现位置偏差会影响焊接效果，而待焊接厚板重量一般较大，位置调节较为繁琐。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种窄间隙垂直气电立焊的焊接设备，其具有调节方便、焊接效率高的优点。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种窄间隙垂直气电立焊的焊接设备，包括机架、焊枪、数字化摆动器，所述焊枪固定于数字化摆动器上，所述数字化摆动器包括水冷限位机构、水平位移机构和垂直位移机构，所述水冷限位机构用于对焊缝朝向焊枪一侧进行阻挡，所述机架包括垂直导轨，所述垂直位移机构用于带动数字化摆动器沿垂直导轨上下移动，所述水平位移机构带动焊枪枪体在焊接缝处沿水平方向往复运动，所述数字化摆动器还包括位置调节机构和角度调节机构，所述位置调节机构用于调节水平位移机构的水平位置，所述角度调节机构用于调节水平位移机构的朝向。

通过采用上述技术方案，在放置好待焊接厚板后，通过位置调节机构和角度调节机构，使得水平位移机构上的焊枪能够正对的待焊接厚板之间的焊缝，保证焊接时焊枪位于设定位置，降低了对待焊接厚板摆放位置的要求，使得焊接准备工作更加便捷，提高焊接效率。

进一步设置：所述位置调节机构包括位移方向相互垂直的第一位置调节组件和第二位置调节组件，所述第一位置调节组件包括第一水平电机和连接在第一水平电机上的第一驱动丝杠，所述第一驱动上螺纹配合有第一水平滑块，所述第二位置调节组件连接于第一水平滑块上，所述第二位置调节组件包括第二水平电机和连接在第二水平电机上的第二驱动丝杠，所述第二驱动丝杠上螺纹配合有第二水平滑块，

所述第二水平滑块上连接角度调节机构，所述角度调节机构包括与第二水平滑块转动连接的角度调节转盘，所述角度调节转盘与第二水平滑块转动连接，所述第二水平滑块上连接有带动角度调节转盘转动的角度调节电机，所述水平位移机构固定于角度调节转盘上。

通过采用上述技术方案，第一水平电机、第二水平电机控制水平面方向的位置，使得焊枪的中心位于焊缝的水平对称轴上，然后通过角度调节电机调节角度，使焊枪对准焊缝，用于后续焊接。

进一步设置：所述数字化摆动器上还连接有冷丝送丝器，所述冷丝送丝器与焊枪同步运动。

通过采用上述技术方案，冷丝送丝器用于将未加热的焊丝填入熔池中，冷丝的熔化将吸收熔池中的能量，使其快速降温凝固，同时增加填充金属量。

进一步设置：所述水冷限位机构包括限位伸缩杆和水冷挡块，所述水冷挡块远离滑动底座的一侧的水平方向的两端设置有压力检测组件，所述压力检测组件用于检测水冷限位机构与待焊接厚板之间的压力。

通过采用上述技术方案，压力检测组件可以验证水平位移组件的朝向是否正确，进一步提高焊接的准确性。

进一步设置：水平位移机构包括路径调节组件和伸缩驱动组件，所述路径调节组件包括滑动底座和用于固定焊枪的滑行块，所述滑动底座上滑动连接有若干滑台，若干所述滑台的滑动方向相互平行，相邻滑台之间铰接有伸缩滑轨，所述滑台上设置有滑动槽，所述滑行块包括与伸缩滑轨和滑动槽配合的滑动部，所述伸缩驱动组件用于驱动滑行块沿垂直于滑台的滑动方向运动，所述伸缩驱动组件包括平移支架和电动伸缩杆，所述电动伸缩杆沿平移支架水平滑动，所述电动伸缩杆的滑动方向与滑台的滑动方向平行，所述滑动部在电动伸缩杆的作用下沿伸缩滑轨和滑动槽移动，移动过程中电动伸缩杆沿平移支架滑动保持正对滑行块，所述滑动底座上连接有若干与滑台螺纹配合路径调节丝杠和驱动路径调节丝杠转动的路径调节电机。

进一步设置：所述伸缩滑轨包括相互平行的第一伸缩板和第二伸缩板，所述第一伸缩板包括第一外板和第一内板，所述第一外板包括伸缩槽，所述第一内板包括伸缩块，所述伸缩槽的横截面为凸字形，所述伸缩块对应为凸字形，所述伸缩块位于伸缩槽内时，伸缩块朝向第二伸缩板的一侧与第一外板的内侧平行，所述滑动部在伸缩滑轨内滑动过程中，依次分别与第一外板的内侧壁、伸缩块和第一内板的内侧壁接触。

通过采用上述技术方案，路径调节组件设定焊枪的运动路线，从而使焊枪可以在焊缝处发生一定的平移，适应焊缝不同位置的不同散热情况，提高焊接效果。伸缩滑轨在延长和缩短的过程中，内侧与滑动部的接触保持平稳，避免在焊枪移动过程中发生振动，保证焊枪移动路径的准确。

附图说明

图1是实施例整体结构示意图；

图2是实施例中位置调节机构和角度调节机构处的爆炸结构示意图；

图3是实施例中水平位移机构的结构示意图；

图4是实施例中伸缩滑轨的结构示意图。

图中，1、机架；2、焊枪；3、数字化摆动器；4、水冷限位机构；5、水平位移机构；6、垂直导轨；9、第一位置调节组件；10、第二位置调节组件；11、第一水平电机；12、第一驱动丝杠；13、第一水平滑块；14、第二水平电机；15、第二驱动丝杠；16、第二水平滑块；17、角度调节电机；18、冷丝送丝器；19、限位伸缩杆；20、水冷挡块；22、伸缩驱动组件；23、滑动底座；24、滑行块；25、滑台；26、伸缩滑轨；27、滑动槽；28、平移支架；29、电动伸缩杆；30、调节丝杠；31、路径调节电机；32、第一伸缩板；33、第二伸缩板；34、第一外板；35、第一内板；36、伸缩槽；37、伸缩块。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

实施例：一种窄间隙垂直气电立焊的焊接设备，包括机架1、焊枪2和数字化摆动器3，焊枪2固定于数字化摆动器3上。数字化摆动器3包括水冷限位机构4、水平位移机构5和垂直位移机构，水冷限位机构4用于对焊缝朝向焊枪2一侧进行阻挡，机架1包括垂直导轨6，垂直位移机构用于带动数字化摆动器3沿垂直导轨6上下移动，水平位移机构5带动焊枪2枪体在焊接缝处沿水平方向往复运动。数字化摆动器3还包括位置调节机构和角度调节机构，位置调节机构用于调节水平位移机构5的水平位置，角度调节机构用于调节水平位移机构5的朝向。

位置调节机构包括位移方向相互垂直的第一位置调节组件9和第二位置调节组件10。第一位置调节组件9包括第一水平电机11和连接在第一水平点电机上的第一驱动丝杠12，第一驱动上螺纹配合有第一水平滑块13。第二位置调节组件10连接于第一水平滑块13上，第二位置调节组件10包括第二水平电机14和连接在第二水平点电机上的第二驱动丝杠15，第二驱动丝杠15上螺纹配合有第二水平滑块16，第二水平滑块16上连接角度调节机构。所述角度调节机构包括与第二水平滑块16转动连接的角度调节转盘，所述角度调节转盘与第二水平滑块16转动连接，第二水平滑块16上连接有带动角度调节转盘转动的角度调节电机17，水平位移机构5固定于角度调节转盘上。

水冷限位机构4包括限位伸缩杆19和水冷挡块20，水冷挡块20远离滑动底座23的一侧的水平方向的两端设置有压力检测组件，压力检测组件用于检测水冷限位机构4与待焊接厚板之间的压力，当检测到的水冷挡块20两侧压力不一致时，提示操作人员检验焊枪2朝向。

数字化摆动器3上还连接有冷丝送丝器18，冷丝送丝器18连接在焊枪2处，与焊枪2同步运动。

水平位移机构5包括路径调节组件和伸缩驱动组件22，路径调节组件包括滑动底座23和用于固定焊枪2的滑行块24，滑动底座23上滑动连接有若干滑台25，若干所述滑台25的滑动方向相互平行，相邻滑台25之间铰接有伸缩滑轨26，滑台25上设置有滑动槽27。滑行块24包括与伸缩滑轨26和滑动槽27配合的滑动部，滑动部设置为圆柱形，周向侧面与滑动槽27和伸缩滑轨26接触。伸缩驱动组件22用于驱动滑行块24沿垂直于滑台25的滑动方向运动，伸缩驱动组件22包括平移支架28和电动伸缩杆29，电动伸缩杆29沿平移支架28水平滑动，电动伸缩杆29的滑动方向与滑台25的滑动方向平行，滑动部在电动伸缩杆29的作用下沿伸缩滑轨26和滑动槽27移动，移动过程中电动伸缩杆29沿平移支架28滑动保持正对滑行块24，滑动底座23上连接有若干与滑台25螺纹配合路径调节丝杠30和驱动路径调节丝杠30转动的路径调节电机31。

伸缩滑轨26包括相互平行的第一伸缩板32和第二伸缩板33，第一伸缩板32包括第一外板34和第一内板35，第一外板34包括伸缩槽36，第一内板35包括伸缩块37，伸缩槽36的横截面为凸字形，伸缩块37对应为凸字形。伸缩块37位于伸缩槽36内时，伸缩块37朝向第二伸缩板33的一侧与第一外板34的内侧平行，滑动部在伸缩滑轨26内滑动过程中，依次分别与第一外板34的内侧壁、伸缩块37和第一内板35的内侧壁接触。

还包括PLC控制模块，PLC控制模块控制窄间隙垂直气电立焊的焊接设备中全部电气部件，用于控制窄间隙垂直气电立焊的焊接设备的运行。电气部件包括数字化摆动器3、第一水平电机11、第二水平电机14、角度调节电机17、焊枪2、冷丝送丝器18、压力检测组件、路径调节电机31和电动伸缩杆29。

工作原理：

焊接前，先通过水平位移机构5和角度调节机构，使焊枪2正对窄间隙焊缝，调节后，通过水冷限位机构4进行朝向验证，当水冷挡块20与待检测厚板接触时，两侧压力检测组件的压力相同，则表示对准，否则控制角度调节机构向压力检测组件显示压力较大一侧转动；然后通过PLC控制模块分别控制电动伸缩杆29和路径调节电机31，使焊枪2按照设定的水平移动速度(恒速或变速)以及设定的路径进行移动，从而控制焊枪2在窄间隙焊缝中的移动路径，从而可以根据窄间隙焊缝不同位置的不同散热条件，控制不同的焊接路径，提高焊接效果。

焊接时，若待焊接厚板的厚度较小时，焊接电弧对焊缝的热输入增加，为了控制焊接热输入，通过冷丝送丝器18将冷丝填入熔池中，冷丝熔化吸收熔池中的能量，使其快速降温凝固，同时增加填充金属量。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种窄间隙垂直气电立焊的焊接设备，其特征在于，包括机架(1)、焊枪(2)、数字化摆动器(3)，所述焊枪(2)固定于数字化摆动器(3)上，所述数字化摆动器(3)包括水冷限位机构(4)、水平位移机构(5)和垂直位移机构，所述水冷限位机构(4)用于对焊缝朝向焊枪(2)一侧进行阻挡，所述机架(1)包括垂直导轨(6)，所述垂直位移机构用于带动数字化摆动器(3)沿垂直导轨(6)上下移动，所述水平位移机构(5)带动焊枪(2)枪体在焊接缝处沿水平方向往复运动，所述数字化摆动器(3)还包括位置调节机构和角度调节机构，所述位置调节机构用于调节水平位移机构(5)的水平位置，所述角度调节机构用于调节水平位移机构(5)的朝向。

2.根据权利要求1所述的一种窄间隙垂直气电立焊的焊接设备，其特征在于，所述位置调节机构包括位移方向相互垂直的第一位置调节组件(9)和第二位置调节组件(10)，所述第一位置调节组件(9)包括第一水平电机(11)和连接在第一水平电机(11)上的第一驱动丝杠(12)，所述第一驱动丝杠上螺纹配合有第一水平滑块(13)，所述第二位置调节组件(10)连接于第一水平滑块(13)上，所述第二位置调节组件(10)包括第二水平电机(14)和连接在第二水平电机(14)上的第二驱动丝杠(15)，所述第二驱动丝杠(15)上螺纹配合有第二水平滑块(16)，

所述第二水平滑块(16)上连接角度调节机构，所述角度调节机构包括与第二水平滑块(16)转动连接的角度调节转盘，所述角度调节转盘与第二水平滑块(16)转动连接，所述第二水平滑块(16)上连接有带动角度调节转盘转动的角度调节电机(17)，所述水平位移机构(5)固定于角度调节转盘上。

3.根据权利要求1所述的一种窄间隙垂直气电立焊的焊接设备，其特征在于，所述数字化摆动器(3)上还连接有冷丝送丝器(18)，所述冷丝送丝器(18)与焊枪(2)同步运动。

4.根据权利要求1所述的一种窄间隙垂直气电立焊的焊接设备，其特征在于，所述水冷限位机构(4)包括限位伸缩杆(19)和水冷挡块(20)，所述水冷挡块(20)远离滑动底座(23)的一侧的水平方向的两端设置有压力检测组件，所述压力检测组件用于检测水冷限位机构(4)与待焊接厚板之间的压力。

5.根据权利要求1所述的一种窄间隙垂直气电立焊的焊接设备，其特征在于，水平位移机构(5)包括路径调节组件和伸缩驱动组件(22)，所述路径调节组件包括滑动底座(23)和用于固定焊枪(2)的滑行块(24)，所述滑动底座(23)上滑动连接有若干滑台(25)，若干所述滑台(25)的滑动方向相互平行，相邻滑台(25)之间铰接有伸缩滑轨(26)，所述滑台(25)上设置有滑动槽(27)，所述滑行块(24)包括与伸缩滑轨(26)和滑动槽(27)配合的滑动部，所述伸缩驱动组件(22)用于驱动滑行块(24)沿垂直于滑台(25)的滑动方向运动，所述伸缩驱动组件(22)包括平移支架(28)和电动伸缩杆(29)，所述电动伸缩杆(29)沿平移支架(28)水平滑动，所述电动伸缩杆(29)的滑动方向与滑台(25)的滑动方向平行，所述滑动部在电动伸缩杆(29)的作用下沿伸缩滑轨(26)和滑动槽(27)移动，移动过程中电动伸缩杆(29)沿平移支架(28)滑动保持正对滑行块(24)，所述滑动底座(23)上连接有若干与滑台(25)螺纹配合路径调节丝杠(30)和驱动路径调节丝杠(30)转动的路径调节电机(31)。

6.根据权利要求5所述的一种窄间隙垂直气电立焊的焊接设备，其特征在于，所述伸缩滑轨(26)包括相互平行的第一伸缩板(32)和第二伸缩板(33)，所述第一伸缩板(32)包括第一外板(34)和第一内板(35)，所述第一外板(34)包括伸缩槽(36)，所述第一内板(35)包括伸缩块(37)，所述伸缩槽(36)的横截面为凸字形，所述伸缩块(37)对应为凸字形，所述伸缩块(37)位于伸缩槽(36)内时，伸缩块(37)朝向第二伸缩板(33)的一侧与第一外板(34)的内侧平行，所述滑动部在伸缩滑轨(26)内滑动过程中，依次分别与第一外板(34)的内侧壁、伸缩块(37)和第一内板(35)的内侧壁接触。

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